聚酯网纹漆的制备及影响因素探究

闻冲、 王二国、 杨保臣
(上海康铭化工有限公司 200001)
摘要:以聚酯树脂为主体树脂,制备具有优异装饰效果及相应漆膜性能的聚酯网纹漆。研究各种因素如辅助树脂、网纹粉、网纹助剂、酸催化剂、膜厚、颜基比、升温速度等对于网纹效果的影响。对漆膜的纹路、T弯耐MEK擦拭、冲击、 水煮性能进行考察。
关键词: 聚酯树脂;网纹;卷钢涂料;
0 引言
网纹漆属于美术漆的一种,它具有独特的网纹效果,花纹美观,具有高装饰性,并具有优良的耐候性、良好的耐化学性和耐水性、良好的耐冲击性和耐磨性, 对掩盖粗糙的表面有一定的帮助。作为其中的一个分支,网纹彩涂板近年来发展迅速,需求量不断增长,其广泛应用于家电、家具、保险柜、仪器仪表、医疗机械、以及商务楼酒店等室内外装饰领域,既满足了人们对于彩涂板的性能要求,又兼顾了彩涂板的观赏性。
本文制备了一种装饰性能优良,纹路清晰,网格大小不一的,兼具优异加工性能的网纹涂料。并且对网纹涂料制备过程中,影响涂膜纹路的主要因素进行了分析。网纹成因是聚酯树脂在与氨基树脂固化的过程中,由于网纹粉、酸催化剂及网纹助剂的作用, 使涂膜表层与底层的成膜速率不同,而形成凸凹不平、错落有致的具有美术效果的纹路。
1 试验部分
1.1 主要实验原料及仪器

试验原料: 颜料(钛白粉及炭黑),工业级,国产; 聚酯树脂 A, B, C, D, E ,工业级,自产;氨基树脂,工业级,进口;网纹粉,工业级,国产;酸催化剂,工业级,自产;混合溶剂,工业级,国产;分散剂,工业级, FEKA; 流平剂:工业级,自产。

试验仪器: 高速搅拌 SFJ-400 型,上海现代环境工程有限公司;GFX-9145A 高温鼓风干燥箱,上海现代环境工程有限公司; JE2002GE 电子天平, 梅特勒托利多; RDS 线棒,翁开尔上海国际贸易公司;WZJ-Ⅱ型弯折机,上海现代环境工程技术有限公司;QCJ-II-A漆膜冲击试验仪,上海现代环境工程有限公司;OXD 型刮板细度计,上海现代环境工程技术有限公司 ; WGG60 光泽度仪,上海双旭电子技术有限公司。
1.2 配漆及制板
1.2.1 参考配方

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1.2.2 配漆工艺
按照配方, 先将部分聚酯树脂、 混合溶剂、 分散剂加入分散机中, 混合均匀后, 加入颜料, 充分混合后, 加入实验室用小型砂磨机中, 加入适量锆珠, 研磨至细度小于 15μm, 出料, 得到合适的色浆; 将色浆按相应的比例混合后, 根据颜基比和氨基比分别加入聚酯树脂和氨基树脂, 再加入网纹粉、 酸催化剂、 网纹助剂, 流平剂, 用分散机混合均匀后, 即制成所需的网纹面漆。
1.2.3 制板
选择已钝化的 0.26 mm 镀锌钢板为基板,裁成合适尺寸,用酒精擦干净板面,晾干,用刮棒在基板上刮涂底漆(以聚酯 E 为主体的聚氨酯底漆),在烘箱中烘烤 30 s, PMT 至216 ℃,取出并水冷,擦干后,刮涂配置好的网纹面漆,在烘箱中烘烤 30 s,PMT 至216 ℃,取出并立即水冷,即制得网纹漆样板。
1.3 性能检测
对制好的样板进行各项性能检测,包括有:观察漆膜表面的纹路、T 弯性能、耐 MEK擦拭性能、9 J 冲击性能 耐水性能。
2 结果与讨论
2.1 各种因素对漆膜表面效果的影响
2.1.1 辅助树脂对漆膜表面效果的影响

网纹漆涂层的纹路产生是因为涂料漆膜表层成膜速率比内层快,涂膜表层先固化,内层后固化,内层后固化形成的收缩力,导致先固化的表层起皱, 从而使涂层形成网纹效果为了使纹路更明显,在网纹漆配方中分别添加不同辅助聚酯树脂,并对纹路进行比较。我们可以看出,添加不同辅助树脂都能起到网纹效果,见图 1。 但是添加树脂 A、B, 漆膜表面形成的网纹不够清晰,添加树脂C形成的网纹清晰、规则,但是网纹网格较小,而添加树脂 D,形成的网纹大而且清晰。

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2.1.2 酸催化剂及网纹助剂添加量对纹路的影响
在聚酯氨基网纹漆中,酸催化剂和网纹助剂的搭配是形成网纹效果的关键因素。它俩一个是催化树脂固化成膜,一个是减缓树脂固化成膜,当涂膜内外层固化速率差距越大,网纹清晰度越大。我们对催化剂的用量进行考察,在辅助树脂最合适用量的情况下,分别添加涂料树脂固体分的 0%、1%、2%、3%,见图 2。 试验发现不加酸催化剂,没有网纹,但是酸催化剂添加量过多的话,网格纹路越小清晰度越差。这是因为酸催化剂添加量过高,涂层整体固化成膜速度太快, 导致内外层固化速度差距也变小,所以涂膜的纹路也越小。所以在保证涂层 MEK 达标的情况下,得出 1%~1.5%的添加量最合适。

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我们再对网纹助剂的用量进行考察, 分别添加涂料树脂固体分的 0%、 1%、 2%、 3%,见图 3。 试验发现网纹助剂添加越多, 纹路越清晰, 但是考虑到漆膜固化等因素, 所以建议添加量为 1%~1.5%。

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2.1.3 网纹粉添加量对纹路的影响
网纹粉是一种颗粒直径较大的助剂, 在涂膜起皱过程中, 是多个纹路的交点,起纹路连接架桥作用。主要考察了添加树脂固体分的 0.05%、 0.1%、 0.3%网纹粉, 见图 4。试验发现,网纹粉太少,网格连接不起来, 而随着网纹粉添加量的增加, 形成的纹路逐渐密集。根据一般客户对纹路的要求, 最终确定 0.1%的网纹粉添加量。

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2.1.4 漆膜膜厚对纹路的影响
根据网纹漆的起皱条件可知,膜厚会影响纹路效果。 本试验制板膜厚分别为 15、 20、25、 30μm, 见图 5。试验结果表明, 随着涂膜膜厚逐渐增加,涂膜最表层和最内层的固化速度差逐渐加大,纹路的效果逐渐明显,30μm 的制板膜厚皱纹效果最好,但是结合实际生产需求, 我们选用制板膜厚 20~25μm。

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2.1.5 颜基比对纹路的影响
本试验考察了颜基比 1.0 ~ 0 的纹路效果, 见图 6。 发现颜基比为 0.7 时,才开始出现较小的纹路, 逐渐降低颜基比, 纹路越来越明显, 降至 0 时(清漆),纹路最明显。但颜基比为 0.4 左右时,面漆不能完全遮盖底漆, 因此选择颜基比为 0.45 ~ 0.60(刚刚盖住底漆为宜)。我们从网纹漆的起皱条件来看,因为填料相对于树脂在涂膜固化过程中收缩率非常小,所以颜基比高的涂膜,在外层涂膜先固化后,内层涂膜固化收缩率相对较小,导致网纹清晰度变差。从网纹效果和涂膜遮盖性要求来看,网纹涂料里面填料应尽量少加。

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2.1.6 氨基树脂种类对纹路的影响
本文考察了聚酯面漆中常用的氨基树脂 A、 B, 见图 7。 在氨基比固定的情况下, 试验发现, 氨基树脂 B 的纹路效果最好。 因为氨基树脂 B 能够完美的配合酸催化剂和网纹助剂, 来使涂膜内外层固化形成梯度差, 从而形成清晰的网纹。氨基树脂 A   氨基树脂 B    

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2.1.7 升温速度快慢对纹路的影响
升温速度快, 漆膜固化时间短;升温速度慢,漆膜固化时间拉长; 固化时间长短会对纹路产生影响。本试验分别将烘箱的最高温度调 250 ℃和 300 ℃,见图 8。 板温烤到216 ℃。结果表明,升温速率慢,固化时间长,那么内外层涂膜固化时间差也越大,纹路的效果也越明显, 但为了适应彩钢生产线的温度选择干燥箱的温度为 270 ℃。

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2.2 网纹漆漆膜性能检测
进行性能检测, 如表所列。


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3 结语
1) 本试验制备的网纹漆,板面网纹纹路较好,网格大小不一,可以满足不同客户对网纹漆的需求。
2) 在漆膜性能上,本试验制备的网纹漆在耐 MEK 擦拭 9 J 冲击、水煮等性能都能达到市场要求,T 弯性能特别优异, 满足了客户对于特殊加工性的要求。



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